核电技术及其发展

核电技术及其开展〔二〕哈尔滨工程大学核科学与技术学院彭敏俊2021年8月2024/1/3122.1开展核能发电的必要性能源需求矛盾环境污染可继续开展的需求2022/7/53人类获取电能的方式火力发电风力发电水力发电潮汐发电核能发电太阳能发电2022/7/54我国能源消费构造2006年2003年2022/7/55世界化石能源行将用尽资源类型煤炭石油天然气探明储量98421.1亿吨1661.48亿吨155.78万亿立方米统计截止日期2002年1月1日2003年1月1日2003年1月1日可开采年限21848672022/7/56常规能源运用带来的污染2022/7/57核电是清洁的能源2022/7/58核电站与常规电站对环境的污染比较2022/7/59核能是不可或缺的替代能源2022/7/510核能发电的特点高能量密度 容量1000MW的电厂满功率运转300天，压水堆核电厂耗费低浓缩铀25~30吨， 燃煤火电厂耗费煤炭 310万吨左右。堆内大量放射性物质停堆后有衰变热2022/7/511核能可继续开展，平安性高2022/7/5122.2核能发电的原理核能开发的本质问题是可控的将核裂变或聚变产生的能量转变为热能，进而转化为电能等其它方式的能量。与化石燃料能源的直观比较是将熄灭锅炉等化学能装换设备换成了反响堆或聚变安装。2022/7/513核能发电与常规火力发电的区别2022/7/5142.2.1不同堆型核电站的比较压水堆核电站：慢化剂—轻水，冷却剂—轻水沸水堆核电站：慢化剂—轻水，冷却剂—轻水重水堆核电站：慢化剂—重水，冷却剂—重水或轻水石墨水冷堆核电站：慢化剂—石墨，冷却剂—轻水石墨气冷堆核电站：慢化剂—石墨，冷却剂—CO2或He高温气冷堆核电站：慢化剂—石墨，冷却剂—CO2或He液态金属冷却快中子堆核电站：冷却剂—液态金属〔钠、钠-钾合金、铅-铋合金〕2022/7/515A.压水堆核电站压水堆是核电站中运用最多的堆型，技术成熟，平安性好，易于控制压水堆运用轻水作为慢化剂和冷却剂，运转过程中以高压坚持流经堆芯的水为液相运用UO2陶瓷燃料，U-235富集度为3~4%左右采用控制棒和硼酸控制反响性反响堆运转压力为15.5MPa左右，反响堆冷却剂平均温度为300~330℃左右，蒸汽压力为5~7MPa核电站热效率为31%~34%左右2022/7/516B.沸水堆核电站以沸水堆为热源的核电站。沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂，并在反响堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆，都具有构造紧凑、平安可靠、建造费用低和负荷跟随才干强等优点。它们都需运用低富集铀作燃料。沸水堆核电站系统有：主系统、蒸汽系统、给水系统、反响堆辅助系统等。2022/7/517B-1.沸水堆的特点不需求专门的蒸汽发生器，运转参数较压水堆低;具有很强的自然循环才干，可达40~50%FP，甚至100%FP;反响堆压力容器底部有较大数量的孔洞;〔控制棒〕具有剧烈的空泡负反响，对丧失热阱非常敏感。2022/7/518B-2.沸水堆核电站强迫循环直接回路2022/7/519C.重水堆核电站以重水堆为热源的核电站。重水堆是以重水作慢化剂的反响堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。重水堆可用轻水或重水作冷却剂，重水堆分压力容器式和压力管式两类。重水堆核电站是开展较早的核电站，有各种类别，但已实现工业规模推行的只需加拿大开展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站。2022/7/520C-1.重水堆的核蒸汽供应系统2022/7/521D.快堆核电站由快中子引起链式裂变反响所释放出来的热能转换为电能的核电站。快堆在运转中既耗费裂变资料，又消费新裂变资料，而且所产可多于所耗，能实现核裂变资料的增殖。压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆等都是非增殖堆型，主要利用核裂变燃料，即使再利用转换出来的钚-239等易裂变资料，对铀资源的利用率只需1％~2％；在快堆中，铀-238原那么上都能转换成钚-239而得以运用，但思索到各种损耗，快堆可将铀资源的利用率提高到60％~70％。2022/7/522D-1.回路式快堆系统2022/7/523D-2.池式快堆系统2022/7/5242.2.2压水堆核电站原理2022/7/525A.核电站能量转换过程核裂变能热能机械能电能反响堆冷却剂系统汽轮机组发电机组2022/7/526B.压水堆核电站系统组成PWR核电站核岛常规岛电站配套设备反响堆冷却剂系统专设平安系统核辅助系统三废处置系统汽轮机回路循环冷却水系统电气系统2022/7/527a.专设平安系统专设平安系统平安注入系统平安壳喷淋系统辅助给水系统平安壳隔离系统反响堆发生失水事故时自动投入，阻止事故的进一步扩展，维护反响堆不烧毁，同时防止放射性物质向大气环境分散。2022/7/528b.核辅助系统核辅助系统化学和容积控制系统硼和水补给系统余热排出系统反响堆和乏燃料水池冷却和处置系统设备冷却水系统保证反响堆和一回路正常启动、运转和停堆。2022/7/529c.三废处置系统三废处置系统废液处置系统废气处置系统固体废物处置系统回收和处置放射性废物以维护和监视环境。2022/7/530常规岛系统汽轮机回路经过汽水循环,将蒸汽的热能转换为机械能,最后在发电机内转换为电能循环冷却水系统为蒸汽循环提供冷源电气系统完成电能的产生和输出2022/7/531a.汽轮机回路主蒸汽系统汽轮机旁路排放系统汽水分别再热器系统汽轮机轴封系统汽轮机蒸汽和疏水系统蒸汽转换器系统辅助蒸汽分配系统凝结水抽取系统低压给水加热器系统给水除氧器系统主给水泵系统高压给水加热器系统主给水流量控制系统汽轮机调理油系统汽轮机维护系统汽轮机排汽口喷淋系统蒸汽发生器排污系统冷凝器真空系统2022/7/532b.循环冷却水系统循环水系统及循环水过滤系统循环水处置系统辅助冷却水系统常规岛闭路冷却水系统2022/7/533c.电气系统发电机及其辅助系统输配电及维护系统厂用电系统2022/7/534电厂配套设备核岛和常规岛以外的配套建筑物、构筑物及其设备的统称辅助核厂房：废物处置辅助厂房等消费辅助厂房：机加工车间、仪修车间、除盐水厂房厂前区建筑物：厂区警卫室、办公楼、食堂等厂区附近建筑物：淡水厂、厂区污水处置站等厂区工程设备：厂区道路、停车场、室外管线和管沟厂外工程设备：淡水取水泵房、淡水输水管线等环境监测工程设备：气候站、辐射监测站等生活区及其他有关建筑工程2022/7/535大亚湾核电站厂房布置2022/7/536核电站主要厂房2022/7/537A.核岛主要厂房核岛主要厂房燃料厂房核辅助厂房电气厂房反响堆厂房布置一回路系统设备、部分专设平安系统、核辅助系统布置乏燃料水池，厂房反面紧邻换料水箱布置核辅助系统、废物处置系统、部分专设平安系统设备